EenUltra-narrow lijnbreedte laser is een laserbron die licht uitzendt met eenextreem kleine spectrale lijnbreedte, meestal<100 kHz, en in sommige geavanceerde systemen, tot aan<1 Hz. Deze lasers zijn ontworpen voor toepassingen die nodig zijnExtreme frequentiestabiliteit, Hoge samenhang, Enlage fase ruis.
Definitie
Lijnbreedteverwijst naar despectrale breedte(in Hz) van de emissiefrequentie van de laser .
Eenultra-narrow lijnbreedtebetekent dat de laser licht uitgezonden geconcentreerd in een extreem strak frequentiebereik -dicht bij een enkele, pure frequentie.
Bereikt doorMinimalisatie van frequentievolle schommelingenveroorzaakt door thermische, mechanische of kwantumruis .
Hoe het werkt
Technologieën die worden gebruikt om ultra-narrow lijnbreedte te bereiken:
| Techniek | Functie |
|---|---|
| Extern Colity Design (ECL) | Verlengt de resonator om de lijnbreedte te verminderen en de frequentieselectiviteit te verhogen |
| High-Q resonator | Gebruikt optische holtes met lage verlies voor scherpe resonantiefiltering |
| Optische feedback | Externe referentieholten voor frequentiestabilisatie |
| Low-roise huidige stuurprogramma's | Vermindert elektronische ruis die de lijnbreedte kan verbreden |
| Thermische en mechanische isolatie | Stabiliseert de omgeving om frequentie -afwijking te voorkomen |
Typische lijnbreedtes
| Lasertype | Typische lijnbreedte |
|---|---|
| Fabry-Perot laser | 1–10 MHz |
| DFB -laser | 100 kHz - 1 MHz |
| Ultra-narrow lijnbreedte laser | <100 kHz → <1 Hz |
Gemeenschappelijke golflengten
1550 nm-Telecom C-band (meest voorkomen)
1064 nm- ND: YAG- en detectiesystemen
780 nm, 850 nm, 633 nm- Voor atomaire, kwantum- en metrologietoepassingen
Belangrijkste parameters
| Parameter | Beschrijving |
|---|---|
| Lijnbreedte | Gebruikelijk<100 kHz, often <1 kHz, sometimes <1 Hz |
| Faseluis | Extreem laag, kritisch voor coherente systemen |
| Relatieve intensiteitsruis (RIN) | Laag, vaak onderdrukt via interne stabilisatie |
| Uitgangsvermogen | Meestal 1-100 MW, maar kan hoger zijn |
| Golflengte stabiliteit | Gehouden tot binnen<1 pm or <0.1 GHz over time |
| Frequentie drift | Gecompenseerd via actieve temperatuur en feedbackregeling |
Toepassingen
| Sollicitatie | Waarom ultra-narrow lijnbreedte nodig is |
|---|---|
| Coherente optische communicatie | Schakelt met hoge capaciteit, langeafstandssystemen in met QPSK/QAM |
| LiDAR & FMCW Radar | Smalle lijnbreedte is van cruciaal belang voor het detecteren van hoge resolutie bereik |
| Spectroscopie | Nodig voor het oplossen van zeer fijne spectrale functies |
| Quantum Computing & Sensing | Vereist om atomaire overgangen te matchen met extreme precisie |
| Atomaire klokken | Ultra-stabiele lasers worden gebruikt om atomaire toestanden te ondervragen |
| Metrologie en interferometrie | Precisie -afstand en verplaatsingsmeting |
Voorbeelden vanUltra-narrow lijnbreedte laserTechnologieën
| Technologie | Beschrijving |
|---|---|
| Externe holte diode lasers (ECDL) | Golflengte-selectieve holte met een diffractierooster |
| Vezellasers met ultra-stabiele holtes | Gebruik van Fabry-Pérot-holtes met high-finesse |
| Monolithische Brillouin Lasers | Exploiteert niet-lineaire optische effecten voor ultra-lage ruis |
| Laser vergrendeld aan ultras-stabiele holtes | Pond-dreverhall vergrendeling naar sub-Hz holtes |
Samenvatting
| Functie | Waarde |
|---|---|
| Lijnbreedte | <100 kHz (typically), <1 Hz (advanced) |
| Uitvoer | Eenfrequent, ultrastabiel |
| Belangrijkste voordeel | Extreme frequentie en fasecoherentie |
| Hoofdbeperking | Hogere kosten en complexiteit |